DE19840135A1

DE19840135A1 - Aufhängung einer Starrachse für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19840135A1
Application number: DE1998140135
Authority: DE
Inventors: Ernst Bufler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1998-09-03
Filing date: 1998-09-03
Publication date: 2000-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung (1) einer Starrachse für ein Kraftfahrzeug, wobei die Starrachse einen Achskörper (2) aufweist und an jedem Ende des Achskörpers (2) ein lenkbares Rad (3) schwenkbar angeordnet ist, wobei der Achskörper (2) im wesentlichen mittig in einem ersten Achskörper-Drehpunkt (P) drehbar an einem Fahrzeugaufbau direkt oder indirekt gelagert ist, wobei zwei Längslenker (5) und eine Lenkschubstange (6) zur Realisierung einer Lenkbewegung der Räder (3) vorgesehen sind und wobei der Achskörper (2) derartig drehbar gelagert ist, so daß der Achskörper (2) beim Lenkvorgang im Gegensinn zu den gedrehten Rädern (3) drehbar ist, und wobei die Längslenker (5) in einem reellen oder virtuellen zweiten Längslenker-Drehpunkt (N) drehbar gelagert sind und die Lenkschubstange (6) gegenüber der Fahrbahn auf einer bestimmten Höhe angeordnet ist. DOLLAR A Eine bessere Krafteinleitung ist bei der erfindungsgemäßen Aufhängung dadurch erreicht, daß der Achskörper-Drehpunkt (P), der gemeinsame reelle oder virtuelle Längslenker-Drehpunkt (N) und die Lenkschubstange (6) gegenüber der Fahrbahn im wesentlichen auf der gleichen bestimmten Höhe angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufhängung einer Starrachse für ein Kraftfahrzeug, wobei die Starrachse einen Achskörper aufweist und an jedem Ende des Achskörpers ein lenkbares Rad schwenkbar angeordnet ist, wobei der Achskörper im wesentlichen mittig in einem ersten Achskörper-Drehpunkt drehbar an einem Fahrzeugaufbau direkt oder indirekt gelagert ist, wobei zwei Längslenker und eine Lenkschubstange zur Realisierung einer Lenkbewegung der Räder vorgesehen sind und wobei der Achskörper derartig drehbar gelagert ist, so daß der Achskörper - beim Lenkvorgang - im Gegensinn zu den gedrehten Rädern drehbar ist, und wobei die Längslenker in einem reellen oder virtuellen zweiten Längslenker-Drehpunkt gelagert sind und die Lenkschubstange gegenüber der Fahrbahn auf einer bestimmten Höhe angeordnet ist.

Im allgemeinen weisen insbesondere angetriebene Vorderachsen zwei Problembereiche auf. Einerseits werden durch den beim Lenkvorgang in Fahrbahnhöhe existierenden Lenkrollradius insbesondere beim Bremsen Stöße am Lenkrad verursacht, wobei andererseits auch Störkrafthebelarme in Radantriebshöhe existent sind, wodurch Antriebsmomente und Fahrbahnstöße ebenfalls Stöße am Lenkrad verursachen.

Bei einer im Stand der Technik bekannten Aufhängung einer Starrachse, von der die Erfindung ausgeht (DE-C-27 31 590), ist eine Starrachse vorgesehen, deren Achskörper mit Hilfe eines Dreieckslenkers drehbar an einem Fahrzeugaufbau gelagert ist. Der Achskörper der hier dargestellten Starrachse wird durch zwei weitere Längslenker geführt bzw. gehalten, die an einer drehbar gelagerten Lenkschubstange jeweils angelenkt sind. Die reell an zwei verschieden Punkten angelegten Längslenker sind virtuell in einem zweiten Längslenker-Drehpunkt drehbar gelagert. Zusätzlich sind zur Realisierung der Drehung bzw. Schwenkung der Räder entsprechende Führungsstangen vorgesehen. Die bei der bekannten Starrachse ausgebildete Aufhängung ist nun so ausgeführt, daß der Achskörper - beim Lenkvorgang - im Gegensinn zu den gedrehten Rädern drehbar ist bzw. gedreht wird. Hierdurch wird der beim Lenkvorgang üblicherweise auftretende Lenkrollradius in Fahrbahnhöhe verringert bzw. eliminiert.

Die im Stand der Technik bekannte Aufhängung einer Starrachse ist nicht optimal ausgebildet. Beim Rollen bzw. unterschiedlichen Ein- oder Ausfedern des Fahrzeugs kommt es - bei unveränderter Lenkradstellung zu einer großen Lenkbewegung der Vorderräder. Betrachtet man bei der im Stand der Technik bekannten Aufhängung für eine Starrachse die hier gezeigte Konstruktion, so wird, wenn beispielsweise der Achskörper im Uhrzeigersinn leicht verdreht wird, das rechte Rad auch im Uhrzeigersinn gedreht, also nach rechts verschwenkt. Bei unveränderter Lenkeinstellung ergibt sich nämlich über die Führungsstange (die hier mit dem Bezugszeichen "11" bezeichnet ist) über einen weiteren Hebelarm eine weitere Drehung des Rades nach rechts. Folglich wird bei der im Stand der Technik bekannten Konstruktion beim Rollen des Fahrzeugs bzw. bei unterschiedlichen Ein- und Ausfederwegen der gegensinnige "Dreheffekt" des Achskörpers bei unterschiedlichen Ein- bzw. Ausfederwegen eben nicht mehr erreicht, was nachteilig ist. Dies hat hauptsächlich seine Ursache in den unterschiedlichen Anlenkpunkten für den Achskörper sowie die Längslenker, da auf Grund der im Stand der Technik gewählten Konstruktion bei Rollbewegungen des Fahrzeugs, d. h. bei unterschiedlichen Ein- und Ausfederbewegungen, auf die Längslenker und Führungsstangen unterschiedliche Kräfte wirken, die zu der oben geschilderten Situation führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Aufhängung einer Starrachse für ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art, derart auszugestalten und weiterzubilden, daß bei einer Rollbewegung des Kraftfahrzeugs, d. h. bei unterschiedlichen Ein- und Ausfederbewegungen, eine Krafteinleitung in die Aufhängung realisiert ist, so daß der gegensinnige "Dreheffekt" zwischen Rädern und Achskörper optimal gewährleistet ist.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun dadurch gelöst, daß der Achskörper-Drehpunkt, der Längslenker-Drehpunkt und die Lenkschubstange gegenüber der Fahrbahn im wesentlichen auf der gleichen bestimmten Höhe angeordnet sind. Dadurch, daß nun alle Drehpunkte auf ein und der gleichen Höhe angeordnet sind, ist bei Rollbewegungen des Fahrzeugs, d. h. bei unterschiedlichen Ein- und Ausfederbewegungen eine gleichmäßige Krafteinleitung in die Aufhängung der Starrachse gewährleistet. Auf Grund der auf gleicher Höhe angeordneten entsprechenden Drehpunkte werden die - im Stand der Technik bekannten - Zug- bzw. Druckkräfte durch die entsprechenden Längslenker bzw. Führungsstäbe vermieden, so daß Rollbewegungen des Fahrzeugs, eben keinen Einfluß auf den in der Aufhängung realisierten gegensinnigen "Dreheffekt" zwischen Rädern und Achskörper haben. Folglich werden die oben beschriebenen Nachteile hierdurch vermieden.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Aufhängung einer Starrachse in vorteilhafterweise Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf an dieser Stelle auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentsprüche verwiesen werden. Im übrigen wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Aufhängung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Aufhängung einer Starrachse im unausgelenkten Zustand in einer schematischen Darstellung von oben,

Fig. 2 die Aufhängung der Starrachse aus Fig. 1 im ausgelenkten Zustand in einer schematischen Darstellung von oben,

Fig. 3 die Aufhängung der Starrachse aus Fig. 1 in einer schematischen Darstellung im Schnitt von der Seite und

Fig. 4 die Aufhängung der Starrachse aus Fig. 1 teilweise geschnitten in einer schematischen Darstellung von vorne.

Die Fig. 1-4 zeigen eine Aufhängung 1 einer Starrachse für ein Kraftfahrzeug. Die Starrachse weist einen Achskörper 2 auf. An jedem Ende des Achskörpers 2 ist ein lenkbares Rad 3 schwenkbar angeordnet. Der Achskörper 2 ist im wesentlichen mittig in einem ersten Achskörperdrehpunkt P drehbar an einem Fahrzeugaufbau, hier indirekt mit Hilfe eines Dreieckslenkers 4 gelagert. Es sind zwei Längslenker 5 und eine Lenkschubstange 6 zur Realisierung der Lenkbewegung der Räder 3 vorgesehen. Der Achskörper 2 ist derartig drehbar gelagert, so daß der Achskörper 2 - beim Lenkvorgang im Gegensinn zu den gedrehten Rädern 3 drehbar ist, was besonders gut in Fig. 2 zu erkennen ist. Die Längslenker 5 können - wie dies beides in Fig. 1 angedeutet ist - jeweils einzeln in einem reellen zweiten Längslenker-Drehpunkt gelagert oder in einem gemeinsamen Längslenker-Drehpunkt N (reeller = virtueller Drehpunkt). Wichtig ist, daß wenn die Längslenker 5 in zwei separaten Drehpunkten gelagert sind, diese so gelagert sind, daß sich deren virtuelle Verlängerung in einem virtuellen Längslenker-Drehpunkt N schneidet. Die Lenkschubstange 6, ist wie die Fig. 3 zeigt, auf einer bestimmten Höhe angeordnet.

Die eingangs beschriebenen Nachteile, d. h. eine gleichmäßige Krafteinleitung in die Aufhängung wird nunmehr dadurch gewährleistet, daß der Achskörper Drehpunkt P, der gemeinsame reelle oder virtuelle Längslenker-Drehpunkt N und die Lenkschubstange 6 gegenüber der Fahrbahn im wesentlichen auf der gleichen bestimmten Höhe angeordnet sind. Dies ist besonders gut aus Fig. 3 ersichtlich. Auf Grund dieser Anordnung der Drehpunkte P, N und der Lenkschubstange 6 ist bei Rollbewegungen des Fahrzeugs d. h. unterschiedlichen Ein- bzw. Ausfederbewegungen eine gleichmäßige Krafteinleitung in die Aufhängung 1 gewährleistet, so daß es zu keiner Verdrehung des Achskörpers 2 während der Rollbewegung des Fahrzeugs kommt.

Die Aufhängung 1 ist nun so ausgeführt, daß die Lenkachse M in der Radmittenebene verläuft, was aus Fig. 4 ersichtlich ist. Zur Anordnung der Räder 3 an dem Achskörper 2 ist zwischen jedem Rad 3 und Achskörper 2 ein Gelenk 7, das insbesondere als Gleichlaufgelenk oder Doppelkardangelenk ausgeführt ist, vorgesehen.

Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen, daß mit Hilfe des Dreieckslenkers 4 und der Längslenker 5 der Achskörper 2 gehalten bzw. geführt wird. Bei der in Fig. 2 gewählten Darstellungsform ist dargestellt, daß jeder Längslenker 5 am Fahrzeugaufbau an einem separaten Drehpunkt drehbar angelenkt ist und der virtuelle Längslenker-Drehpunkt N durch die virtuelle Verlängerung bzw. virtuelle Überschneidung der entsprechenden Längslenker 5 gebildet ist, was wiederum der linken Hälfte der Fig. 1 entnommen werden kann.

Das den Längslenker-Drehpunkt N gegenüber liegende Ende jedes Längslenkers 5 ist mit dem jeweiligen Gelenk 7 wirksam verbunden. Weiterhin ist zusätzlich zur Realisierung der Lenkbewegung der Räder 3 mindestens eine, Spurstange 8 vorgesehen.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, verläuft die Lenkschubstange 6 quer zur Fahrtrichtung zu Spurstangenhebel am Achsschenkel. Sie ist zur guten Kräfteweiterleitung sehr lang ausgelegt.

Durch die hier dargestellte Aufhängung 1 der Starrachse ist jedes Rad 3 um eine virtuelle senkrechte Lenkachse M drehbar, deren Lage - im unausgelenkten Zustand - durch den Schnittpunkt der virtuellen Verlängerung des entsprechenden Längslenkers 5 und einer durch den Achskörper-Drehpunkt P und den Mittelpunkt des entsprechenden Gelenks 7 verlaufenden Linie bestimmt ist. Die Linie ist in Fig. 1 angedeutet.

Der Dreieckslenker 4 weist zwei Stablenker 4a und 4b auf Dreieckslenker. Im unausgelenkten Zustand der Lenkung verlaufen die Stablenker 4a und 4b im wesentlichen parallel zu den Längslenkern 5, was der Fig. 1 zu entnehmen ist. Hingegen zeigt Fig. 3, daß die Längslenker 5 zur Erhöhung einer komfortsteigenden Schrägfederung nach vom ansteigend angeordnet sind. Die Längslenker 5 sind in einem bestimmten Abstand c zu den Stablenkern 4a und 4b angeordnet. Hierbei bemißt sich der Abstand c im wesentlichen in schräg/vertikaler Richtung, nämlich in Richtung der Flächennormalen, der durch die Stablenker 4a und 4b definierten Ebene.

Aus Fig. 1 und Fig. 2 wird deutlich, daß die Räder 3 beim Lenken um die virtuelle senkrechte Lenkachse M gedreht werden, obwohl die "eigentliche Lenkachse" durch das Gelenk 7 im Abstand von d vorgegeben ist. Dies wird ermöglicht durch die Ausweichmöglichkeit bzw. Drehmöglichkeit des Achskörpers 2 um den mittleren Achskörper-Drehpunkt P, nämlich um die Verdrehung des Achskörpers 2 um die durch den Achskörper-Drehpunkt P definierte Hochachse.

Durch den in Fig. 3 erkennbaren Abstand c werden die Antriebs- und Bremsmomente abgestützt. Der in Fig. 1 dargestellte Abstand a beeinflußt den Nachlaufversatz b, der in Fig. 1 auf der linken Seite entsprechend eingezeichnet ist. Hierdurch wird die Winkelstellung zum Längslenker 5 verbessert. Obwohl die Lenkschubstange 6 hier quer zur Fahrtrichtung verlaufend eingezeichnet ist, kann sie auch längs verlaufen und über einen entsprechenden Winkelhebel auf dem Achskörper beispielsweise von einer geteilten Spurstange 8 aus wirken.

In Fig. 4 erkennt man die Größe des Störhebelarms, nämlich den hier dargestellten Abstand d, der über die gegensinnige Drehbewegung des Achskörpers 2 gegenüber den Rädern 3 eliminiert wird, da durch den gegensinnigen "Dreheffekt" die Lenkachse M in die Radmittenebene verschoben wird. Auf Wunsch kann der hierdurch zunächst zu null reduzierte Lenkrollradius auch negativ ausgelegt werden.

Fig. 2 zeigt die Aufhängung 1 bei einem entsprechenden Lenkeinschlag. Die Räder 3 zeigen hier nach rechts, wobei der Achskörper 2 leicht nach links verdreht ist. Auf der rechten Seite der Fig. 2 ist deutlich erkennbar, daß auf Grund der Aufhängung 1 eine entsprechende Platzeinsparung im Radhaus realisiert werden kann, da hier - im gestrichelten Zustand - die Position eines Rades 3 dargestellt ist, wenn der Achskörper 2 eben nicht gegensinnig verdreht wird.

Wenn die entsprechenden Drehpunkte P und N sowie die Lenkschubstange 6 auf etwa der gleichen Höhe wirken, wird im wesentlichen eine Lenkbewegung der Räder 3 bei unterschiedlichen Ein- und Ausfederbewegungen bzw. beim Rollen des Fahrzeugs vermieden, so daß ein sicherer Geradeauslauf gewährleistet ist. Fig. 3 zeigt dargestellt durch die hier gestrichelte Linie L₁ die entsprechende Anordnung der Drehpunkte P und N und der Lenkschubstange 6 auf einer gleichen Höhe, im Normalzustand, d. h. bei mittlerer Last.

Zusätzlich sollen hier noch weitere vom Normalzustand abweichende Lastzustände betrachtet werden: Bei geringerer Last verschiebt sich der Achskörper-Drehpunkt P nach unten bzw. der virtuelle Längslenker-Drehpunkt N nach oben, hier zu erkennen durch die angedeutete Linie L₂. Hierdurch kann eine Lenkbewegung der Räder 3 zum Kurvenäußeren als Kompensation zum verringerten Reifenschräglauf entstehen. Bei hoher Last verschiebt sich der Achskörper Drehpunkt P nach oben und der virtuelle Längslenker-Drehpunkt N nach unten, was hier durch die Linie L₃ angedeutet ist. Hierdurch kann eine Lenkbewegung zum Kurveninneren (Gegenlenken) als Kompensation zum vergrößerten Reifenschräglauf wegen hoher Last entstehen. Im Ergebnis ist durch die hier gezeigte Konstruktion daher das Eigenlenkverhalten lastunabhängiger, anders ausgedrückt, es existiert ein lastunabhängiges Fahrverhalten mit einer entsprechenden Eigenlenkkorrektur.

Claims

1. Aufhängung (1) einer Starrachse für ein Kraftfahrzeug, wobei die Starrachse einen Achskörper (2) aufweist und an jedem Ende des Achskörpers (2) ein lenkbares Rad (3) schwenkbar angeordnet ist, wobei der Achskörper (2) im wesentlichen mittig in einem ersten Achskörper-Drehpunkt (P) drehbar an einem Fahrzeugaufbau direkt oder indirekt gelagert ist, wobei zwei Längslenker (5) und eine Lenkschubstange (6) zur Realisierung einer Lenkbewegung der Räder (3) vorgesehen sind und wobei der Achskörper (2) derartig drehbar gelagert ist, so daß der Achskörper (2) beim Lenkvorgang - im Gegensinn zu den gedrehten Rädern (3) drehbar ist, und wobei die Längslenker (5) in einem reellen oder virtuellen zweiten Längslenker-Drehpunkt (N) drehbar gelagert sind und die Lenkschubstange (6) gegenüber der Fahrbahn auf einer bestimmten Höhe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Achskörper-Drehpunkt (P), der gemeinsame reelle oder virtuelle Längslenker- Drehpunkt (N) und die Lenkschubstange (6) gegenüber der Fahrbahn im wesentlichen auf der gleichen bestimmten Höhe angeordnet sind.

2. Aufhängung einer Starrachse nach dem vorhergehenden Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhängung (1) so ausgeführt ist, daß die Lenkachse (M) in der Radmittenebene verläuft.

3. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anordnung der Räder (3) an dem Achskörper (2) zwischen jedem Rad (3) und dem Achskörper (2) eine Gelenk (7), insbesondere ein Gleichlaufgelenk oder Doppelkardangelenk vorgesehen ist.

4. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Dreieckslenkers (4) und der Längslenker (5) der Achskörper (2) gehalten bzw. geführt wird.

5. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Längslenker (5) am Fahrzeugaufbau an einem separaten Drehpunkt drehbar angelenkt ist und der virtuelle Längslenker-Drehpunkt (N) durch die virtuelle Verlängerung bzw. virtuelle Überschneidung der entsprechenden Längslenker (5) gebildet ist.

6. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Längslenker-Drehpunkt (N) gegenüberliegende Ende jedes Längslenkers (5) mit dem jeweiligen Gelenk (7) wirksam verbunden ist.

7. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Realisierung der Lenkbewegung der Räder (3) mindestens eine, bzw. eine geteilte Spurstange (8) vorgesehen ist.

8. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß - im Fall einer geteilten Spurstange (8) - die jeweilige Spurstange (8) einenends am Achskörper angelenkt, anderenends mit dem jeweiligen Gelenk (7) wirksam verbunden ist.

9. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkschubstange (6) quer zur Fahrtrichtung verläuft und wirksam mit dem Achsschenkel über ein Gelenk (7) und einem Längslenker (5) verbunden ist.

10. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rad (3) um eine virtuelle senkrechte Lenkachse (M) drehbar ist, deren Lage - im unausgelenkten Zustand - durch den Schnittpunkt der virtuellen Verlängerung des entsprechenden Längslenkers (5) und einer durch den Achskörper-Drehpunkt (P) und den Mittelpunkt des entsprechenden Gelenks (7) verlaufenden Linie bestimmt ist.

11. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreieckslenker (4) zwei Stablenker (4a, 4b) aufweist.

12. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stablenker (4a, 4b) - im unausgelenkten Zustand der Lenkung - im wesentlichen parallel zu den Längslenkern (5) verlaufen.

13. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (5) zur Erhöhung einer komfortsteigenden Schrägfederung nach vom ansteigend angeordnet sind.

14. Aufhängung einer Starrachse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Längslenker (5) - im wesentlichen in schräg-vertikaler Richtung, nämlich in Richtung der Flächennormalen der durch die Stablenker (4a, 4b) definierten Ebene gesehen - in einem bestimmten Abstand (c) zu den Stablenkern (4a, 4b) angeordnet sind.